JP2008242795A - Obstacle detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両が狭い通路等を低速で移動する際に、障害物との接触を回避するための障害物検知装置に関する。 The present invention relates to an obstacle detection device for avoiding contact with an obstacle when a vehicle moves in a narrow passage or the like at a low speed.
車両に搭載したレーダにより自車両と監視対象車両との車間距離および相対速度を検知し、また車両に搭載した撮像手段により自車両の進行方向に直交する方向における監視対象車両の接近度合いを検知し、それらの検知結果から自車両と監視対象車両との現在または将来の位置関係を演算により求め、両車両が衝突する危険度を予測して運転者に報知するようにしたものが、下記特許文献1により公知である。
しかしながら上記従来のものは、中高速での走行中に他車両との接触を防止する上では有効であっても、狭い通路等を低速で通過する際に建物の角や柱との接触を防止するためには、障害物の位置の検知精度が必ずしも充分ではないという問題があった。 However, the above-mentioned conventional ones are effective in preventing contact with other vehicles during traveling at medium and high speeds, but prevent contact with corners and pillars of buildings when passing through narrow passages at low speeds. In order to do this, there has been a problem that the detection accuracy of the position of the obstacle is not always sufficient.
このような場合に、車体の側面に沿って多数のソナーやレーダを配置すれば障害物の位置を高精度で検知することができるが、コストやデザイン上の制約のために実現が困難である。 In such a case, if many sonars and radars are arranged along the side of the vehicle body, the position of the obstacle can be detected with high accuracy, but this is difficult to realize due to cost and design restrictions. .
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、狭い通路等を低速で通過する際に建物の角や柱との接触を確実に防止する障害物検知装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an obstacle detection device that reliably prevents contact with corners or pillars of a building when passing through a narrow passage or the like at a low speed.
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、車両の側面に設けられて少なくとも車両の側方から斜め前方を含む第1領域に存在する物体を撮像する撮像手段と、車両の前部側面に設けられて前記第1領域の一部である第2領域に存在する物体の距離を測定する測距手段と、前記撮像手段で撮像した物体の方向および前記測距手段で検知した該物体の距離から、車両に対する該物体の特徴部の相対位置を算出する相対位置算出手段と、車両の移動軌跡を算出する移動軌跡算出手段と、前記移動軌跡算出手段で算出した車両の移動軌跡に応じて変化する前記物体の特徴部の相対位置をトレースする相対位置トレース手段とを備えたことを特徴とする障害物検知装置が提案される。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided imaging means for imaging an object that is provided on a side surface of the vehicle and that is present in a first region including at least a diagonally front side of the vehicle. A distance measuring means for measuring a distance of an object existing in a second area which is a part of the first area and provided on a front side surface of the vehicle; a direction of the object imaged by the imaging means; and the distance measuring means Relative position calculation means for calculating the relative position of the characteristic part of the object with respect to the vehicle from the distance of the object detected in step 1, movement locus calculation means for calculating the movement locus of the vehicle, and vehicle calculated by the movement locus calculation means There is proposed an obstacle detection device comprising a relative position tracing means for tracing the relative position of the characteristic portion of the object that changes in accordance with the movement trajectory of the object.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記特徴部は前記物体のエッジであることを特徴とする障害物検知装置が提案される。 According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration of claim 1, an obstacle detection device is proposed in which the characteristic portion is an edge of the object.
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記相対位置算出手段は、前記測距手段で測定した複数の距離のうちの最も小さい距離に基づいて前記物体の相対位置を算出することを特徴とする障害物検知装置が提案される。 According to the invention described in claim 3, in addition to the configuration of claim 1 or claim 2, the relative position calculating means is set to the smallest distance among the plurality of distances measured by the distance measuring means. An obstacle detection device is proposed that calculates a relative position of the object based on the above.
また請求項4に記載された発明によれば、請求項1〜請求項3の何れか1項の構成に加えて、前記移動軌跡算出手段は車両の速度および操舵角に基づいて車両の移動軌跡を算出することを特徴とする障害物検知装置が提案される。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the movement trajectory calculating means is configured to detect the movement trajectory of the vehicle based on the vehicle speed and the steering angle. An obstacle detection device is proposed which is characterized in that
また請求項5に記載された発明によれば、請求項1〜請求項4の何れか1項の構成に加えて、前記相対位置トレース手段でトレースした前記特徴部と車両との距離が所定の閾値以下になったとき、前記特徴部との接触を回避する方向への操舵を支援する操舵支援装置、車両を自動減速する減速制御装置および運転者に警報を発する警報装置の少なくとも一つを備えたことを特徴とする障害物検知装置が提案される。 According to the invention described in claim 5, in addition to the configuration of any one of claims 1 to 4, the distance between the characteristic portion traced by the relative position tracing means and the vehicle is predetermined. Provided with at least one of a steering assist device that assists steering in a direction that avoids contact with the feature portion, a deceleration control device that automatically decelerates the vehicle, and an alarm device that issues a warning to the driver when the threshold value is below the threshold An obstacle detection apparatus characterized by the above is proposed.
尚、実施の形態のテレビカメラ12は本発明の撮像手段に対応し、実施の形態のソナー14は本発明の測距手段に対応し、実施の形態のエッジOaは本発明の特徴部に対応する。
The
請求項1の構成によれば、車両の側面に設けられた撮像手段が少なくとも車両の側方から斜め前方を含む第1領域に存在する物体を撮像し、車両の前部側面に設けられた測距手段が第1領域の一部である第2領域に存在する物体の距離を測定すると、相対位置算出手段が、撮像手段で撮像した物体の方向および測距手段で検知した該物体の距離から車両に対する該物体の特徴部の相対位置を算出し、相対位置トレース手段が、移動軌跡算出手段で算出した車両の移動軌跡に応じて物体の特徴部の相対位置をトレースするので、運転者は車両が接触する可能性のある障害物となる物体の特徴部の位置を逐次認識して接触を回避することができる。しかも車体の各側面に撮像手段および測距手段を1個ずつ設ければ良いので低コストであるだけでなく、外観上目立つ車体側面のデザインに与える影響を最小限に抑えることができる。 According to the configuration of the first aspect, the imaging means provided on the side surface of the vehicle images at least an object existing in the first region including the diagonally front side of the vehicle, and the measurement unit provided on the front side surface of the vehicle. When the distance unit measures the distance of the object existing in the second region that is a part of the first region, the relative position calculation unit calculates from the direction of the object imaged by the imaging unit and the distance of the object detected by the distance measuring unit. The relative position of the feature portion of the object with respect to the vehicle is calculated, and the relative position tracing means traces the relative position of the feature portion of the object according to the movement locus of the vehicle calculated by the movement locus calculation means. It is possible to avoid the contact by sequentially recognizing the position of the feature portion of the object that becomes an obstacle that may be touched. Moreover, since it is only necessary to provide one image pickup means and one distance measuring means on each side of the vehicle body, the cost is low, and the influence on the design of the vehicle body side surface that is conspicuous in appearance can be minimized.
また請求項2の構成によれば、相対位置算出手段が物体のエッジの相対位置を算出するので、車両が最も接触し易い物体のエッジの相対位置を認識して接触を確実に回避することができる。 According to the second aspect of the present invention, since the relative position calculating means calculates the relative position of the object edge, it is possible to recognize the relative position of the object edge that the vehicle is most likely to contact and reliably avoid contact. it can.
また請求項3の構成によれば、相対位置算出手段が測距手段で測定した複数の距離のうちの最も小さい距離に基づいて物体の相対位置を算出するので、障害物となる物体の位置を精度良く算出することができる。 According to the third aspect of the present invention, the relative position calculating means calculates the relative position of the object based on the smallest distance among the plurality of distances measured by the distance measuring means. It is possible to calculate with high accuracy.
また請求項4の構成によれば、移動軌跡算出手段が車両の速度および操舵角に基づいて車両の移動軌跡を算出するので、簡単な演算で車両の移動軌跡を精度良く算出することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the movement trajectory calculating means calculates the vehicle trajectory based on the vehicle speed and the steering angle, the vehicle movement trajectory can be accurately calculated by a simple calculation.
また請求項5の構成によれば、相対位置トレース手段でトレースした物体の特徴部と車両との距離が所定の閾値以下になると、操舵支援装置が前記特徴部との接触を回避する方向への操舵を支援し、減速制御装置が車両を自動減速し、あるいは警報装置が運転者に警報を発するので、車両が障害物と接触するのを確実に回避することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the distance between the feature portion of the object traced by the relative position tracing means and the vehicle is equal to or less than the predetermined threshold value, the steering assist device moves in a direction to avoid contact with the feature portion. Since the steering is supported and the deceleration control device automatically decelerates the vehicle or the alarm device issues an alarm to the driver, it is possible to reliably avoid the vehicle from coming into contact with the obstacle.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図6は本発明の実施の形態を示すもので、図1は車両および障害物を上方から見た図、図2は障害物検知装置のブロック図、図3はテレビカメラのみによる物体検知の説明図、図4はテレビカメラおよびソナーの併用による物体検知の説明図、図5は物体の特徴部の座標を検索するマップを示す図、図6は物体の特徴部の座標のトレースの説明図である。 1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view of a vehicle and an obstacle as viewed from above. FIG. 2 is a block diagram of an obstacle detection device. FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of object detection using a combination of a TV camera and sonar, FIG. 5 is a diagram showing a map for searching the coordinates of the object feature, and FIG. 6 is a coordinate trace of the object feature. It is explanatory drawing.
図1に示すように、車両Vは左右のドアミラー11,11に設けられた左右のテレビカメラ12,12と、フロントバンパー13の左右両端部に設けられた左右のソナー(音波探知機)14,14とを備える。各テレビカメラ12は車両Vの側面から斜め前方までの広角の第1領域R1に存在する物体Oを撮像し、そのエッジOaのような特徴部を検知する。また各ソナー14は車両Vの側面から斜め前方を指向する前記第1領域R1に含まれる比較的に狭い第2領域R2に存在する物体Oの距離を測定することができる。テレビカメラ12は、撮像した画像上の物体Oの位置から該物体Oの方向を認識することが可能であるが、その物体Oの距離を認識することができない。またソナー14は、第2領域R2内に存在する物体Oの最短距離を測定することが可能であるが、その物体Oの方向を認識することができない。
As shown in FIG. 1, the vehicle V includes left and
図2に示すように、電子制御ユニットUは、相対位置算出手段M1と、移動軌跡算出手段M2と、相対位置トレース手段M3とを備える。相対位置算出手段M1には、前記テレビカメラ12,12および前記ソナー14,14が接続され、移動軌跡算出手段M2には、車両Vの走行速度を検知する車速センサ15と、車両Vのステアリングホイールの操舵角を検知する操舵角センサ16とが接続される。また相対位置トレース手段M3には、ステアリングホイールにアクチュエータで操舵トルクを加えて運転者のステアリング操作をアシストする操舵支援装置17と、ブレーキを自動的に作動させて車両Vを減速する減速制御装置18と、運転者にモニターの画像、音声、ブザー、チャイム等で警報を発する警報装置19とが接続される。
As shown in FIG. 2, the electronic control unit U includes a relative position calculation unit M1, a movement trajectory calculation unit M2, and a relative position trace unit M3. The relative position calculation means M1 is connected to the
図3(C)はテレビカメラ12で撮像した車体右側面側の画像を示すものである。テレビカメラ12の画像上で車体に対して所定の位置Aに物体Oが検知されたとする。しかしながら、テレビカメラ12の画像は物体Oの奥行き(テレビカメラ12からの距離)を検知できないため、図3(A),(B)に示すように、前記A点の画像は、路面上のA1点の画像であるのか、路面より高い位置にあるA2点の画像であるのか識別することができない。
FIG. 3C shows an image on the right side of the vehicle body imaged by the
よって、車体に固定したX−Y座標系でA点の座標を特定しようとしても、物体OがA1点にあるときの座標は(X1,Y1)となり、物体OがA2点にあるときの座標は(X2,Y2)となり、実際の物体Oの位置を特定できないことになる。 Therefore, even if it is attempted to specify the coordinates of the point A in the XY coordinate system fixed to the vehicle body, the coordinates when the object O is at the point A1 are (X1, Y1), and the coordinates when the object O is at the point A2 Becomes (X2, Y2), and the actual position of the object O cannot be specified.
尚、本実施の形態では、X−Y座標系は車両Vの右側の物体Oに対するものと車両Vの左側の物体Oに対するものとが別個に設けられており、それらの原点はそれぞれ左右のドアミラー11,11に設けたテレビカメラ12,12の位置に一致し、X軸の正方向は車体前方を向き、Y軸の正方向は車幅方向外側を向くものとする。勿論、X−Y座標系の設定は上記したものに限定されず、任意に設定可能である。
In the present embodiment, the XY coordinate system is provided separately for the object O on the right side of the vehicle V and for the object O on the left side of the vehicle V, and the origins thereof are respectively the left and right door mirrors. 11, 11 coincide with the positions of the
それに対し、図4(A),(B)に示すようにテレビカメラ12の画像で検知した物体Oの方向と、ソナー14で検知した物体Oの距離とを併用すると、その物体Oの位置を特定することができる。即ち、ソナー14から物体Oまでの距離がDであるとすると、テレビカメラ12の画像で検知した物体Oの方向を示すラインLと、ソナー14を中心とする半径Dの球面との交点であるA2点が、路面よりも高い位置にある物体Oの位置であると特定することができ、その物体Oの座標(X2,Y2)を知ることができる。
On the other hand, when the direction of the object O detected by the image of the
以上が本実施の形態の障害物検知手法の原理であり、以下に図2のブロック図に基づいて障害物検知手法を具体的に説明する。 The above is the principle of the obstacle detection method of the present embodiment, and the obstacle detection method will be specifically described below based on the block diagram of FIG.
先ず、電子制御ユニットUの相対位置算出手段M1に、テレビカメラ12で撮像した画像データとソナー14で検知した物体Oの距離とが入力される。ソナー14の検知可能距離は比較的に小さいが、低速で走行中の車両V(以下、自車という)と接触する可能性のある物体Oを検知可能であれば充分である。ソナー14が物体Oの距離を検知すると、相対位置算出手段M1は、テレビカメラ12で撮像した画像データのうちから、ソナー14の検知領域R2に存在する物体OのエッジOaを特徴部として抽出する。物体OのエッジOaは、例えば建物の角や柱の角であり、自車がその周囲を回り込もうとしたときに、内輪差により自車の車体側面と接触する可能性が高い部分である。特徴部であるエッジOaは通常複数存在するため、それらのうちの最も距離が小さいものが選択される。
First, the image data captured by the
しかして、テレビカメラ12で検知した物体OのエッジOaの方向と、そのエッジOaの距離とに基づいて、自車に固定したX−Y座標に対する物体OのエッジOaの座標(つまり自車に対する相対位置)を特定することができる。
Thus, based on the direction of the edge Oa of the object O detected by the
物体Oの座標の特定は、演算時間を短縮するためにマップ検索を用いて行われる。即ち、テレビカメラ12の各検知方向に対応して物体Oの座標を記憶したマップを準備しておき、このマップから、ソナー14で測定した物体Oの距離をパラメータとして、該物体Oの座標を検索することができる。例えば、図4(A)に示すように、路面上のA1点の方向に物体Oが検知された場合、図5に示すように、A1点方向に存在する物体O用のマップに、ソナー14で測定したパラメータである物体Oまでの距離D1〜D4を適用して検索すると、その距離D1〜D4に対応する物体Oの位置A1〜A4の座標を知ることができる。
The specification of the coordinates of the object O is performed using a map search in order to shorten the calculation time. That is, a map storing the coordinates of the object O corresponding to each detection direction of the
移動軌跡算出手段M2は、車速センサ15で検知した車速と操舵角センサ16で検知した操舵角とから、所定時間Δt毎に自車の移動軌跡を算出する。自車の移動軌跡にはX−Y座標系の原点の移動軌跡と、X軸およびY軸の方向とが含まれる。
The movement trajectory calculation means M2 calculates the movement trajectory of the host vehicle every predetermined time Δt from the vehicle speed detected by the
相対位置トレース手段M3は、相対位置算出手段M1で算出した物体OのエッジOaの座標と、移動軌跡算出手段M2で算出した自車の時間Δt毎の移動軌跡とから、時間Δt毎の物体OのエッジOaの座標をトレースする。これにより、図6に示すように、物体OのエッジOaが時間Δt毎に自車に対してどのように相対移動するかを知ることができる。そして時間Δt後に車体側面(その座標は既知である)と物体OのエッジOaとの距離が閾値以下になると判断されると、操舵支援装置17が物体OのエッジOaとの接触を回避する方向の操舵トルクを発生させ、減速制御装置18が自動ブレーキを作動させ、更に警報装置19が運転者に接触の可能性があることを報知することで、自車が物体OのエッジOaと接触するのを確実に回避することができる。
The relative position tracing means M3 calculates the object O for each time Δt from the coordinates of the edge Oa of the object O calculated by the relative position calculating means M1 and the movement trajectory of the own vehicle calculated for each time Δt by the movement trajectory calculating means M2. Trace the coordinates of the edge Oa. As a result, as shown in FIG. 6, it is possible to know how the edge Oa of the object O moves relative to the vehicle every time Δt. When it is determined that the distance between the side surface of the vehicle body (its coordinates are known) and the edge Oa of the object O is equal to or less than the threshold value after the time Δt, the steering assist
しかも車両Vの各側面にテレビカメラ12およびソナー14を1個ずつ設ければ良いので低コストであるだけでなく、外観上目立つ車体側面のデザインに与える影響を最小限に抑えることができる。
In addition, since one
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態では車両Vが障害物に接触するのを回避するために操舵支援装置17、減速制御装置18および警報装置19を設けているが、そのうちの少なくとも一つだけを設けても良く、また最初に警報装置19を作動させ、運転者が反応しない場合に操舵支援装置17を作動させ、それでも接触の可能性がある場合に減速制御装置18を作動させても良い。
For example, in the embodiment, the steering assist
12 テレビカメラ(撮像手段)
14 ソナー(測距手段)
17 操舵支援装置
18 減速制御装置
19 警報装置
M1 相対位置算出手段
M2 移動軌跡算出手段
M3 相対位置トレース手段
O 物体
Oa エッジ(特徴部)
R1 第1領域
R2 第2領域
V 車両
12 TV camera (imaging means)
14 Sonar (ranging means)
17
R1 1st field R2 2nd field V Vehicle
Claims (5)
車両(V)の前部側面に設けられて前記第1領域(R1)の一部である第2領域(R2)に存在する物体(O)の距離を測定する測距手段(14)と、
前記撮像手段(12)で撮像した物体(O)の方向および前記測距手段(14)で検知した該物体(O)の距離から、車両(V)に対する該物体(O)の特徴部(Oa)の相対位置を算出する相対位置算出手段(M1)と、
車両(V)の移動軌跡を算出する移動軌跡算出手段(M2)と、
前記移動軌跡算出手段(M2)で算出した車両(V)の移動軌跡に応じて変化する前記物体(O)の特徴部(Oa)の相対位置をトレースする相対位置トレース手段(M3)と、
を備えたことを特徴とする障害物検知装置。 An imaging means (12) provided on a side surface of the vehicle (V) for imaging an object (O) existing in a first area (R1) including at least an oblique front from a side of the vehicle (V);
Ranging means (14) for measuring the distance of an object (O) present in a second region (R2) that is provided on a front side surface of the vehicle (V) and is a part of the first region (R1);
From the direction of the object (O) imaged by the imaging means (12) and the distance of the object (O) detected by the distance measuring means (14), the characteristic part (Oa) of the object (O) with respect to the vehicle (V) ) Relative position calculating means (M1) for calculating the relative position of
A movement locus calculating means (M2) for calculating a movement locus of the vehicle (V);
Relative position tracing means (M3) for tracing the relative position of the characteristic portion (Oa) of the object (O) that changes according to the movement locus of the vehicle (V) calculated by the movement locus calculation means (M2);
An obstacle detection device comprising:
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